全液压升降机说明书.doc

摘 要升降机广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有升降机在进行着有效的工作。升降机与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，升降机必将发挥更大的作用。本升降机为250/50/10t水电站全液压升降机，安装于丰满水电站扩建工程厂房内，用于水轮发电机组及其附属设备的安装和检修工作。本课题主要对升降机的起升机构进行总体设计，主、副起升机构分别有一台电动机，一台减速器，一台轮式制动器，一套卷筒装置和上滑轮装置构成。要求起重设备运行平稳, 定位准确, 安全可靠, 技术性能先进。关键词：升降机，全液压升降机，起升机构设计The Design of the Hoisting Mechanism of Bridge CraneAbstract The crane is wildly used in industrial and mining enterprises, port ,station warehouse,building site,sea development, space navigation and so on.,it is certain that the crane do a efficient job in the aspects of the land.the sea,the sky,the civil use, and the military use.With development,the crane and transport machines have become the base of the reasonable parts in mass product and mechanical line procdcut areas and now it is one of the important symbols of modern manufacture.The crane will play an important part in development of the four modernizations and promot on mechanical level,produce effieincy in every industry departments.This carne is a kind of 250/50/10t bridge carnes for hydropower station, builded in the workshop of Fengman hydropower station for the extend project. It is used to install, examine and repair of sets of water-turbine generator. This paper focuses on design of hoisting mechanism of the carne, including the main and assistant hoisting mechanism with electromotors, reducers, brake staffs, drum devices and pulley gears. The carne is required to be stables, high accuracy, safety, reliability and advanced technology. Key words: carne, Bridge Crane, design of the hoisting mechanism 第一章 绪 论全液压升降机是现代汽车维修作业中必不可少的设备，它的主要作用就是为发动机、底盘、变速器等养护和维修提供方便。举升机的从上世纪20年代开始使用，发展至今经历了许多的变化改进，种类也比较多，一般有柱式、剪式，其驱动方式有链条传动，液压传动，气压传动等。本章就从举升机的产生、发展以及制造工艺等方面进行简单的介绍前言升降机的基本任务是垂直升降重物，并可兼使重物作短距离的水平移动，以满足重物装卸、转载、安装等作业的要求。升降机机械是现代化生产必不可少的重要机械设备，它对于减轻繁重的体力劳动、提高劳动生产率和实现生产过程的机械化、自动化及改善人民的物质、文化生活都具有重大的意义。升降机广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有升降机在进行着有效的工作。升降机不仅可以作为辅助的生产设备，完成原料、半成品、产品的装卸、搬运，进行机电设备的安装、维修，而且它也是一些生产过程工艺操作中的必须设备，例如钢铁冶金生产中的各个环节，从炉料准备、加料到炼好的钢水浇铸成锭以及脱模取锭等。又例如原子能工业中的一些工艺操作等人所难达到之处，没有升降机，简直无法生产。据统计，在我国冶金、煤炭部门的机械设备总台数或总重中，起重运输机械约占2565。升降机与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，升降机必将发挥更大的作用。第二章 全液压升降机系统概述2.1 全液压升降机机械系统的组成全液压升降机的机械系统由升降机入口和出口传输机构，轿箱内部吊篮传输机构，轿箱升降机构，升降机厅门安全机构和升降电机安全抱闸机构组成。升降机入口和出口传输机构用于将生产线上的产品向升降机内或升降机外传送。轿箱内部吊篮传送机构用于将产品传入或传出轿箱。轿箱升降机构用于提升升降机轿箱或下降升降机轿箱。升降机厅门安全机构用于在升降机轿箱升降过程中关闭升降机井厅门入口，防止安全事故发生。升降电机安全抱闸机构用于在升降机轿箱停止运动时抱住升降电机主轴，防止升降机轿箱在停止运动时发生上下滑动，避免由此而产生的安全事故。2.2 全液压升降机的自动控制系统的组成全液压升降机的自动控制系统由程序逻辑控制器PLC，外部光电传感器，触摸屏，变频驱动器，声光报警灯和检修手动盒等元气件组成。程序逻辑控制器PLC采集外部输入点的输入信号，如启动停止信号，各个光电传感器的状态信号，各限位开关的输入信号，人机界面上的输入信号，经过逻辑判断和运算后输出相应输出信号，控制电气系统中的相应交流接触器和变频器动作。来完成将一层楼的产品自动的转移到另外一层楼的生产线上。2.3 全液压升降机的工作原理和控制要求全液压升降机的工作状态分为自动运行状态和检修操作状态，两个工作状态相互独立彼此分开。当升降升降机处于自动运行状态下时，要求检修操作盒的所有按钮无效，同样当设备处于检修状态下时要求来自系统外部的控制信号无效，此时系统只能通过检修手动盒点动检修。在自动运行时要求升降机能够将一层楼的产品自动的传送到另外一层楼的生产输送带上，并自动返回到出发点进行下一个工作周期。这个过程当中要求PLC能根据外部生产线的速度自动调节升降机的运转速度。要求升降机的轿箱能够准确平层，能够判断进出口堵塞情况的发生，能够自动的连续点动正反转，以自动消除进出口的堵塞现象，减少不必要的停机发生。同时要求升降系统能够多楼层多顺序的传送运行，能根据生产需求调整传送方向。要求系统有可靠的安全保护，能避免设备安全事故的发生。要求设备具有应急运行功能，减少因设备故障造成的生产线停机。在操作上要求通过人机界面能够方便地修改参数，记录生产情况和报警信息，要求在触摸屏上复位报警和点动功能。能够设置管理人员密码，能够记录生产批次和生产数量，具有历史数据查询功能。第三章 全液压升降机自动控制系统设计3.1 全液压升降机的机械系统的组成全液压升降机的传输机构分为入口输送带，出口输送带和升降机轿箱吊篮传送带。分别与各楼层的生产线输送带连接。见图11。图11全液压升降机入口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合其中升降机入口输送带采用工业输送带，生产线输送带采用皮带式输送带，加置皮带张紧装置，入口输送带可以根据需要正反转。升降机轿箱吊篮传送带采用链条传动多个金属输送辊组成的辊道式传送带，机械结构牢靠，抗撞击能力强，正反转动作可靠，其作用是连接升降机入口传送带或出口传送带。见图12。图12升降机轿箱吊篮内送辊道式输送带示意图 图13全液压升降机出口输送带与吊篮输送带和生产线输送带的组合图13其中升降机出口输送带采用工业输送带，生产线输送带采用皮带式输送带，加置皮带张紧装置，出口输送带可以根据需要正反转。而升降机轿箱吊篮内送辊道式输送带则与升降机升降机构组合，在各楼层之间上下运动，输送货物，见图14。对重装置未画出图14升降机的机械升降机构升降机的机械升降机构由升降电机，电动抱闸，链条和升降部分组成，见图15。对重装置未画出图15是升降机升降机构与升降机井架的组合在全液压升降机吊篮内，吊篮输送机构与升降机升降机构的组合如下图16所示。对重装置未画出图16自动升降机吊篮输送机构和1F入口传送带的组合如下图17所示。对重装置未画出图17对重装置未画出自动升降机吊篮输送机构和2F出口传送带的组合如下图18所示。图183.2 全液压升降机的电机驱动系统的组成本系统硬件由三相交流鼠笼式电机、西门子MM420系列通用型变频器、西门子S7-200 226CPU的PLC、交流接触器组成。设计要求：可以根据生产线的实际情况，来设计上述各输送带和升降机升降机构驱动电机的功率大小。本设计中采用升降机输入口，升降机输出口和吊篮电机都为0.75KW的三相交流鼠笼式电机，设计升降机升降机构电机为1.5KW三相交流鼠笼式电机。各个电机功率可以根据实际的情况来设计，但在设计升降机入口，升降机出口和吊篮内输送带电机时，要求将这三处的输送带驱动电机功率设计为一样大小。这样设计的目的在于，因为升降机在一二楼之间来回运动运送产品，但一二楼的入口传送带和出口传送带的工作状态为二选一。即当其中一个输送带的电机处于工作状态下，另外一台电机则处于停止的状态。这样就可以使用一台变频器来驱动多个楼层升降机入口或出口的输送电机，以达到减少机械系统设备的投入。吊篮内输送带的驱动电机和变频器的功率尽量选择和升降机出入口输送带驱动电机同等功率，这样做的目的在于减少变频器和输送带驱动电机的型号差别，方便设计，同时也方便安装、调试和以后的设备检修与维护。升降机升降机构的驱动电机和变频器的功率容量根据产品的实际质量、升降机构的机械效率和安全系数来确定。所有升降机上使用的变频器选用西门子MM420系列通用型变频器。方案选择：电机变频驱动系统和工频驱动系统结构示意图如图21所示。PLC3#2#1#图21系统结构示意图说明：图21中1、2和3为西门子MM420系列变频器，、和分别为全液压升降机1楼入口输送带电机、二楼出口输送带电机、轿箱吊篮输送带电机和升降机构电机。PLC为西门子S7-200 226CPU，112为交流接触器。所有的变频器和交流接触器工作状态都由PLC集中控制完成。设计改进：为了避免工频正反转输出时发生短路事故，在工频正反转输出的交流接触器上实施电气和机械互锁的安全措施。为了避免变频器输出时和工频输出短接，或者为了避免1变频器输出时和电机同时的电，在各个交流接触器之间加设电气互锁和必要的机械互锁。当升降机处于自动运行状态下时，当升降机在1楼时由1变频器向电机提供动力驱动，可以是正转也可以是反转。当升降机在二楼时由1变频器向电机提供动力驱动，可以是正转也可以是反转。2变频器向电机提供动力驱动，当升降机在一楼时正转，在二楼时反转。3变频器向电机提供动力驱动，当升降机上升时正转，下降时反转。交流接触器的的互锁状态如下：交流接触器1、2机械电气互锁，交流接触器3、4机械电气互锁，交流接触器5、6机械电气互锁，交流接触器8、9机械电气互锁，交流接触器11、12机械电气互锁。同时交流接触器组1、2和交流接触器组3、6电气互锁，交流接触器3、6电气互锁，交流接触器4、5电气互锁，交流接触器7和交流接触器组8、9电气互锁，交流接触器10和交流接触器组11、12电气互锁。详细的互锁组合和互锁意义如表21所示。第一组交流接触器第二组交流接触器互锁状态注释含义12机械电气互锁防止工频正反转短路二选一34机械电气互锁防止工频变频同时接通二选一56机械电气互锁防止工频变频同时接通二选一89机械电气互锁防止工频正反转短路二选一1112机械电气互锁防止工频正反转短路二选一1、23、6电气互锁防止工频变频同时接通四选一78、9电气互锁防止工频变频同时接通三选一1011、12电气互锁防止工频变频同时接通三选一36电气互锁防止变频同时接通二选一45电气互锁防止工频同时接通二选一表21图21中交流接触器1、2、4的组合目的为了当1变频器发生故障时或者设备处于检修状态时，可以通过工频驱动的方式应急运行电动机，而且保留了电机的正反转功能。同理交流接触器1、2、6的组合，交流接触器8、9的组合，交流接触器11、12的组合目的是为了能够实现工频驱动电机、和正反转。本电机驱动系统设计的自动控制原理图请参照附录13.3 全液压升降机自动化控制系统的组成全液压升降机的工作状态：自动状态和维修工作状态。这两种工作状态互相独立、彼此分开，目的在于确保控制回路的输出的唯一性，避免发生类似双线圈输出的情况，杜绝事故的发生。升降机自动化控制系统的组成：整个升降机自动化控制系统的组成由核心控制元件PLC、空气开关、电机马达开关、交流接触器、触摸屏、开关、按钮、指示灯、报警器和外部光电传感器等元部件组成。其中由面板旋钮开关或带锁的钥匙旋钮开关选择整个系统的工作状态，通过状态安全继电器的得电或失电来区分自动运行和手动运行的输出电源的通和断。这样就使得系统只有在自动运行状态下时PLC的输出端子才有输出电压，当系统在手动运行状态下时，PLC输出端子上无输出电压。马达开关作用为当系统指令电机以工频方式工作时，起到保护电机的作用。人机界面能够方便操作人员对设备进行操作和监控，同时实时显示设备工作状态，记录生产产量和班产批次等历史数据。报警灯由多级柱装灯塔组成，不同颜色代表不同意义。设备外部设有多个光电传感器，向PLC传输外部状态信号，指示自动升降机的工作状态。自动化控制系统中的安全部分的紧急停止按钮拥有最高的设备输出中止权，即无论在手动还是自动状态下，只要紧停按钮被按下，设备都会立即停止任何动作。升降机井除了在高处和低处安装了感应升降机吊篮位置的光电传感器，还在井架极限高位和极限低位安装了机械式的行程限位开关，确保升降机轿箱不发生冲顶和撞底的事故。在1楼升降机进口输送带和2楼升降机出口输送带上分别安装有1个光电传感器，用来检测运输的产品。在轿箱吊篮内输送带上安装有2个光电传感器，用来检测运输产品的进出情况。控制柜设计方案：由于生产线的情况决定了在全液压升降机的自动化控制系统中需要设立主控制柜和现场分控制箱。在主控制柜内安装所有空气开关，马达开关，PLC，触摸屏，塔式报警灯等元气件，在现场分控制箱上安装自动状态系统停止旋钮开关。手动检修操作盒采用移动式手持盒，所有手动按钮相互连锁，并且都为点动按钮。具体见如下示意图。 钥匙旋钮开关图31主控制柜面板布置图32现场控制箱面板布置图33检修点动盒外观图检修控制盒插座图34主控制柜外观图检修控制盒插座图35为2楼现场分控制箱外观第四章 全液压升降机自动运行工艺流程的设计4.1 全液压升降机的外部传感器设置外部传感器选择：光电传感器光电传感器原理：光电传感器电路本传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 它是利用被检测物体对红外光束（区分点）的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。从而对位置进行控制.光电开关在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。外部传感器布置设计：如图11和13所示，在升降机1楼入口传送带和升降机2楼出口传送带上，分别安装有检测产品的光电传感器PS1、PS4。如图12所示，在升降机轿箱内吊篮输送带上安装有两个光电传感器PS2、PS3。如图17所示，在升降机井架机构内安装有高位和低位光电传感器PS5、PS6。4.2全液压升降机的停止状态位安装设计两层式全液压升降机的工作停止状态位有两个，分别为一楼停止位和二楼停止位。如上面图17和图18所示。下面图41为自动升降机一楼停止位的局部放大图。图41自动升降机一楼停止位局部放大图图42为自动升降机2楼停止位的局部放大图。图424.3 全液压升降机自动运行步骤设计全液压升降机将产品从一楼向二楼输送，再返回一楼。为了有效的运用PLC的内部空间和程序设计的简单全面，整个控制程序采用西门子专用的步进控制程序语言编写。具体步骤如下。第一步：1楼生产线使能，系统判断吊篮位置（PS5/PS6），传送第一件货物进入吊篮。同时传送第二件货物到1楼进口输送带上等待下一传送周期(PS1被第二件货物挡住后停止前行)（吊篮电机正转）。第二步：判断升降机构是否可以升降（吊篮入口光电传感器PS2是否由货物挡住），向上举升货物至二楼。（升降电机正转）第三步：判断二楼出口输送带是否堵塞（PS4是否被挡住）,向升降机外输送货物。（吊篮电机反转）第四步：判断升降机构是否可以升降（吊篮入口光电传感器PS2是否由货物挡住），向下返回1楼。（升降电机反转）下一周期开始！根据以上四步步进控制顺序设计PLC主要输入输出点如表31和表32所示。输入点编号注释I0.4自动运行I0.6检修运行I1.1系统启动I1.2系统停止I0.5停止I2.01楼入口光电传感器PS1I2.1轿箱内吊篮入口传感器PS2I2.2轿箱内吊篮内部传感器PS3I2.32楼出口光电传感器PS4I2.4升降机井高位传感器PS5I2.5升降机井低位传感器PS6I0.7外部生产线使能PS0表31注：表中主要输入点元器件在图11、图13和图21中查找对应。输出点编号注释Q0.01变频器正转输出Q0.11变频器反转输出Q0.32变频器正转输出Q0.42变频器反转输出Q0.63变频器正转输出Q0.73变频器反转输出Q1.1交流接触器3工作Q1.2交流接触器6工作Q1.3交流接触器7工作Q1.4交流接触器10工作Q1.5抱闸电磁铁机构松闸表32注：表中主要输出点元器件在图21中查找对应。1、2、3变频器输出方式与交流接触器3、6、7、10的组合对应电机、的运动状态如表33所示。输出点组合注释Q0.0、Q1.11楼输送带电机正转（电机）Q0.3 、Q1.3吊篮电机正转（电机）Q0.6 、Q1.4升降电机正转（电机）Q0.1、Q1.22楼输送带电机反转（电机）Q0.4 、Q1.3吊篮电机反转（电机）Q0.7、Q1.4升降电机反转（电机）表33 在步进顺序的设计上，为了避免因为误挡光电传感器而发生设备误动作，应该选择西门子S7-200 PLC中专门的顺控继电器S来编写升降机的步进程序。步进程序主要步骤如下图43所示。图43自动运行流程图步进程序主要步骤程序编写如下图44所示。图44自动运行梯形图注：这里为了能使表达更为清楚，步进顺序间的转换没有加时间延时。在实际程序编写中为了使设备在转换动作时更加平稳，应该注意步进转换之间的时间延时。在第一步步进程序里，一楼入口输送带电机正转输出由于第一步的结束而停止，这时入口输送带上的产品不一定正好挡住入口传送带光电传感器PS1。这样会造成在升降机吊篮上升后，一楼入口输送带上的产品不一定能够排成队列等待输送。为了解决这个问题，需要在上述步进程序外编写一条关于一楼入口输送带输出的语句，这里是关于输出点Q0.0和Q0.1的双线圈输出。在步进程序中，可以考虑使用双线圈，但要慎重使用。其语句为：LD M1.0 A M2.0 A I0.7 AN I2.0 OUT Q0.0 OUT Q0.14.4 升降机精确平层的电气控制设计如图41和图42所示，升降升降机吊篮和一楼传送带和二楼传送带的平层控制上，采用了升降机井高位传感器PS5和低位传感器PS6来控制轿箱的停止（参见图44升降电机正转/升降电机反转）。这里存在一个问题，如果升降机井高位传感器PS5和升降机井低位传感器PS6在升降电机运行时发生误动作。或者由于光电传感器的老化、输出滞后或是由于PLC输入响应滞后等问题会造成升降机轿箱吊篮停止位置的偏差积累。即吊篮在升降机运行一段时间后其停止位置会越来越高或者越来越低，甚至有可能发生升降机轿箱冲顶或者撞底事故的发生。为了解决这个问题应当在程序中加入高速脉冲计数，使用计数器来准确判断升降机轿箱的停止位。在机械系统配置上需要在升降电机的转子轴上加配旋转编码器，如图45和图46所示。图45SIEMENS电机OMRON旋转编码器图46对编码器的信号处理：运用S7-200 DC/DC/DC的高速记数器HSC的功能来构成一个反馈回路。HSC计数速度比PLC扫描时间快的多，采用集成在CPU226中的20K硬件计数器进行比较，总的来说，每个高速计数器需要10个字节内存用来存控制位，当前值，设定值，状态位。 外部接线示意图如下：在PLC输入点的设计上：注意预留输入点I0.0I0.7作为编码器高速计数输入，具体用法参见西门子S7-200编程手册。旋转编码器的选择可以是双相脉冲编码器，也可以是单相脉冲编码器，在程序中可以选择带有增减计数脉冲的双相计数器，也可以选择带有内部方向或带有外部方向控制的单相计数器。旋转编码器可以是增量型编码器也可以是绝对值编码器，选择上面很灵活，具体的编码器选择应和程序中高速计数器、运行模式和系统控制字相结合。下面表34是本设计给出旋转编码器和高速计数器及系统控制字的一种组合。内容说明特征旋转编码器增量型单相高速计数器HSC0内部方向控制单相计数/运行模式0I0.0脉冲计数控制字SMB3711111000或16F8初始值SMD380预制值SMD421000表34如附录2中的精确平层控制指令表所示：在程序中通过调用中断号为12的中断子程序来使升降电机停止正转或反转，以达到轿箱精确平层的目的。在高速计数器和旋转编码器的选择和配置上可以灵活掌握，在外部输入点数量紧张的情况下，可以采用高速计数器内部方向控制来完成增减计数。也可以不用增减计数，直接在程序中步进转换时复位高速计数器来完成升降电机的正反转控制。4.5 对升降机构电磁机械安全抱闸的控制设计升降机构的电磁安全抱闸机构如图45所示，其工作原理为当升降电机开始正转或者反转时电磁抱闸电磁铁得电松开抱闸，使得升降机轿箱可以上下运动。当升降升降机轿箱停止升降时，抱闸电磁铁失电抱住升降机构的转轴，固定轿箱防止轿箱向下滑落。电磁铁设计为失电抱住转轴，防止因为停电或急停按下时轿箱向下滑落。在抱闸机构的设计上应注意足够的机械强度和较大的安全系数。第五章 全液压升降机安全运行的设计为了使升降机安全运行，在设计上必须注意，紧急停止按钮具有最高级别的中止功能，通过安全继电器的失电态来强制断开PLC的所有输出电源和手动检修盒的控制电源。图51通过图51可以了解到使用安全继电器ZJ1的失电态常开触点，可以使得PLC及所有控制输出电源失去电能。在程序编写上，通过紧停按钮输入I0.3调用该点的中断事件6，快速断开程序中的所有输出。这样的双重保护确保万无一失。在安全设计上要增加升降机厅门保护，即如果厅门未关好，升降机构不动作，如果厅门未打开，吊篮输送装置不动作。这些保护在程序中添加到每个步骤中即可，在机械系统上可以增加行程限位开关，包括升降机构的上下限位行程开关。在自动和检修状态中只可以二选一，即两者的控制电源互相独立分开。手动检修按钮间互相互锁，以保证检修运行时设备动作的唯一性。如图52所示为手动检修按钮间的互锁。图52第六章 全液压升降机的总体整合设计61 系统选型（1）I/O点数统计：I/O点数是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。PLC的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上20%30%的备用量。该系统有19个数字输入点19个数字输出点，考虑余量后需要22个数字输入点22个输出点。（2）用户存储器容量的估算PLC常用的内存有EPROM、EEPROM和带锂电池供电的RAM。一般微型和小型PLC的存储容量是固定的，介于12KB之间。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略地估算。根据经验，每个I/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下：开关量输入元件：1020B/点开关量输出元件：510B/点定时器/计数器：2B/个模拟量：100150B/个通信接口：一个接口一般需要300B以上根据上面算出的总字节数再考虑增加25%左右的备用量，就可估算出用户程序所需的内存容量，从而选择合适的PLC内存。该系统有19个数字输入点19个数字输出点，需内存340B，有高速计数器1个，需内存16B，考虑余量后需要内存380B。（3）CPU功能与结构的选择PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些PLC还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应，PLC的处理速度应满足实时控制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全液压升降机控制所要求的控制功能简单，小型PLC就能满足要求了。综上所述，结合下表分析CPU221CPU222CPU224CPU226程序存储器2048字4096字用户数据存储器1024字2560字用户存储器类型EEPROM数据后备典型时间50h190h本机IO6入/4出8入/6出14入/10出24入/20出扩展模块数量无2个7个数字量IO印象区大小256（128入/128出）模拟量IO印象区大小无16入/16出32入/32出33Hz布尔指令执行速度0.37/微妙/指令内部继电器256计数器/定时器256/256顺序控制继电器256该控制系统CPU模块采用CPU-226（AC/DC/继电器）模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。同时由于该模块采用交流220V供电，并且自带24数字量输入点和20个数字量输出点，完全能满足全液压升降机控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。62 主要元器件的介绍（1）数字量直流输入模块图3所示是直流输入模块的输入电路。光耦合器隔离了输入电路与PLC内部电路的电气连接，使外部信号通过光耦合变成内部电路的电气连接，使外部信号通过光耦合变成内部电路能接收到的标准信号。当现场开关闭合后，外部直流电压经过电阻R1和阻容滤波后加到光耦合器的发光二极管上，经过光耦合，光敏晶体管接收光信号，并能接受的信号送入内部电路。在输入采样时送入输入印象寄存器。现场开关通断状态，对应输入印象寄存器的1/0状态，当输入端的发光二极管点亮，即指示现场开关闭合。外部直流电源用于检测输入点的状态，其极性可以任何接入。图3 直流输入电路图3中，电阻R2和电容C构成滤波电路，可滤掉输入信号的高频抖动。双向光耦合器起整流和隔离的作用，双向发光二极管VL用作指示。（2）交直流输出模块交直流输出模块是继电器输出方式，其输出电路如图所示，当PLC有信号输出时，输出接口电路使继电器线圈激励，继电器触点闭合使负载回路接通，同时状态指示发光二极管VL导通点亮。根据负载的性质来选用负载回路的电源电压性质。图4 继电器输出电路（3）电源模块的选择PLC上DC24V电源的使用各公司 PLC产品上一般都有DC24V电源，该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施（因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行）。但若输入回路有 DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源，同时为了抗干扰，提高输入回路的灵敏度，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1：1隔离变压器等）。本设计根据查看各种资料，最终选择了如下的电源电路图：63 外部硬件接线图设计见附录1的系统接线图64系统I/O分配输入点编号注释I0.0旋转编码器I0.4自动I0.5停止I0.6检修I0.7外部生产线使能PS0I1.1系统启动I1.2系统停止I2.01楼入口光电传感器PS1I2.1轿箱内吊篮入口传感器PS2I2.2轿箱内吊篮内部传感器PS3I2.32楼出口光电传感器PS4I2.4升降机井高位传感器PS5I2.5升降机井低位传感器PS6I3.0入口/出口电机正转开关SA2I3.1入口/出口电机反转开关SA3I3.2吊篮电机正转开关SA4I3.3吊篮电机反转开关SA5I3.4升降电机正转开关SA6I3.5升降电机反转开关SA7输出点编号注释Q0.01变频器正转输出Q0.11变频器反转输出Q0.32变频器正转输出Q0.42变频器反转输出Q0.63变频器正转输出Q0.73变频器反转输出Q1.1交流接触器3工作Q1.2交流接触器6工作Q1.3交流接触器7工作Q1.4交流接触器10工作Q1.5抱闸电磁铁机构松闸Q2.0交流接触器1工作Q2.1交流接触器2工作Q2.2交流接触器4工作Q2.3交流接触器5工作Q2.4交流接触器11工作Q2.5交流接触器12工作Q2.6交流接触器8工作Q2.7交流接触器9工作65 梯形图设计见附录1的系统梯形图66 源程序设计见附录2的指令表67 程序运行过程分析按下系统启动按钮，I1.1常开触点接通,M2.0接通,在此基础上如果按下自动运行状态按钮,I0.4常开触点接通,M1.0接通,此时系统进入自动运行程序；如果按下检修状态按钮,I0.6常开触点接通,M3.0接通,此时系统进入手动检修程序；如果按下停止按钮,I0.5常闭触电断开,M1.0,M3.0断开,系统选择运行方式停止。 1、当系统进入自动运行程序，程序开始时入口输送带上的第二件产品正好挡住光电传感器PS1，I0.7常闭触点断开,Q0.0、Q0.1断开, 一楼入口输送带电机停转(在升降机吊篮上升后，一楼入口输送带上的第二件产品能够排成队列等待输送)；特殊继电器SM0.1在系统通电下瞬间得电,状态继电器S0.0上电置位初始步。第零步开始, 外部生产线使能PS0被第一件产品挡住时,M1.0,M2.0,I0.7接通,状态继电器S0.1上电置位,S0.0复位,第零步结束。第一步开始, 当轿箱内吊篮内部传感器PS3未被挡住和升降机井低位传感器PS6被挡住时,I2.2常闭触电闭合与I2.5常开触电接通,Q0.3和Q1.3接通(吊篮电机正转) ；同时I2.2和I2.0没有同时断开时,Q0.0与Q1.1得电接通(一楼入口输送带电机正转)；当轿箱内吊篮入口传感器PS2未被挡住和轿箱内吊篮内部传感器PS3被挡住时,I2.1常闭触电闭合和I2.2常开触电接通,S0.2上电置位,S0.1复位,第一步结束。第二步开始,当轿箱内吊篮入口传感器PS2未被挡住, 升降机井高位传感器PS5未被挡住和轿箱内吊篮内部传感器PS3被挡住时,I2.1常闭触电闭合, I2.2常开触电接通和I2.4常闭触电闭合,Q0.6,Q1.4,Q1.5接通(升降电机正转)；当轿箱内吊篮内部传感器PS3与升降机井高位传感器PS5被挡住, 2楼出口光电传感器PS4未被挡住时,I2.2常开触电闭合,I2.4常开触电闭合,I2.3常闭触电闭合,S0.3上电置位,S0.2复位(判断二楼出口输送带是否堵塞), 第二步结束。第三步开始,当轿箱内吊篮内部传感器PS3或轿箱内吊篮入口传感器PS2被挡住,同时升降机井高位传感器PS5被挡住时,I2.1与I2.2常开触点有一个接通,而且I2.4接通,Q0.4与Q1.3上电置位(吊篮电机反转)；当轿箱内吊篮入口传感器PS2未被挡住和2楼出口光电传感器PS4被挡住时,I2.3上电沿触发瞬间接通,Q0.1与Q1.2复位(二楼出口输送带电机出货完成)；当轿箱内吊篮入口传感器PS2和轿箱内吊篮内部传感器PS3未被挡住时,S0.4上电置位和S0.1复位, 第三步结束。第四步开始,当轿箱内吊篮入口传感器PS2, 轿箱内吊篮内部传感器PS3, 升降机井低位传感器PS6未被挡住时,I2.1,I2.2,I2.5常闭触点闭合,Q0.7,Q1.4,Q1.5接通(升降电机反转)；当升降机井低位传感器PS6被挡住时,I2.5常开触点闭合接通,S0.0上电置位, 第四步结束,第一步开始。2、当系统进入手动检修程序，通过手动电气互锁式按钮盒移动的在主控制柜和现场控制柜上控制系统，按下开关SA2，I3.0常开触电闭合,从而Q2.0,Q2.2,Q2.3通电接通(入口/出口电机正转)；按下开关SA3, I3.1常开触电闭合, 从而Q2.1,Q2.2,Q2.3通电接通(入口/出口电机反转)；按下开关SA4, I3.2常开触电闭合, 从而Q2.6通电接通(吊篮电机正转)； 按下开关SA5, I3.3常开触电闭合, 从而Q2.7通电接通(吊篮电机反转)； 按下开关SA6, I3.4常开触电闭合, 从而Q2.4通电接通(升降电机正转)；按下开关SA7, I3.5常开触电闭